Confronto di cinque sistemi rotanti riguardo design, metallurgia, prestazioni meccaniche e preparazione del canale—una ricerca multimodale

Abstract

Obiettivi: Confrontare il design, la metallurgia, le prestazioni meccaniche e la preparazione dei canali di 5 sistemi rotanti.

Materiali e metodi: Un totale di 735 strumenti NiTi da 25 mm (dimensioni 0.17[0.18]/.02v, 0.20/.04v, 0.20/.07v, 0.25/.08v, 0.30/.09v) dei sistemi ProTaper Gold, ProTaper Universal, Premium Taper Gold, Go-Taper Flex e U-File sono stati confrontati riguardo alla geometria complessiva e alla finitura superficiale (stereomicroscopia e microscopia elettronica a scansione), rapporto nichel-titanio (spettroscopia a dispersione di energia), temperature di trasformazione di fase (calorimetria a scansione differenziale), prestazioni meccaniche (test di torsione e flessione) e superficie del canale non preparata (micro-CT). Sono stati utilizzati test ANOVA unidirezionali e test della mediana di Mood per i confronti statistici con un livello di significatività fissato al 5%.

Risultati: L'analisi stereomicroscopica ha mostrato più spirali e angoli elicoidali elevati nel sistema Premium Taper Gold. Tutti i set di strumenti avevano spirali simmetriche, nessuna superficie radiale, nessun difetto maggiore e un rapporto quasi equiatomico tra gli elementi di nichel e titanio, mentre sono state osservate differenze nella geometria delle punte e nella finitura superficiale. A temperatura ambiente (20 °C), il test DSC ha rivelato caratteristiche martensitiche per ProTaper Gold e Go-Taper Flex, e caratteristiche miste di austenite più fase R per il Premium Taper Gold, mentre ProTaper Universal e U-Files avevano caratteristiche completamente austenitiche. In generale, strumenti più grandi avevano una maggiore resistenza al torque e valori di carico di flessione rispetto a quelli più piccoli, mentre è stata osservata una mancanza di coerenza e valori misti nell'angolo di rotazione. Gli strumenti 0.25/.08v e 0.30/.09v di ProTaper Universal e U-File avevano i massimi torques, i più bassi angoli di rotazione e i più alti carichi di flessione rispetto ad altri sistemi testati (P < .05). Non è stata notata alcuna differenza significativa riguardo alle pareti del canale radicolare non toccate dopo la preparazione con i sistemi testati (P > .05).

Conclusioni: Sebbene le differenze osservate nella geometria complessiva e nelle temperature di trasformazione di fase abbiano influenzato i risultati dei test meccanici, le aree superficiali dei canali non preparati erano equivalenti tra i sistemi.

Rilevanza clinica: I sistemi di preparazione dei canali radicolari con geometrie simili potrebbero presentare comportamenti meccanici diversi ma una capacità di modellatura equivalente.

Introduzione

L'avvento dei sistemi rotanti in nichel-titanio (NiTi) per la preparazione dei canali radicolari ha fornito ai clinici strumenti con superelasticità e una maggiore capacità di mantenere il percorso originale del canale rispetto ai tradizionali strumenti manuali. Tuttavia, uno stress torsionale intenso che supera l'8% di deformazione applicato alla lega NiTi per un breve periodo sull'istrumento può portare alla sua deformazione plastica e a fratture inaspettate. Il meccanismo più spesso associato a questo evento è il fallimento torsionale che, a sua volta, è principalmente causato dal blocco del conico, dall'accumulo di detriti nelle scanalature e dal bloccaggio della punta dello strumento in un canale stretto mentre il gambo continua a ruotare. Nel corso degli anni, i produttori hanno cercato di migliorare le prestazioni meccaniche degli strumenti rotanti in NiTi modificando alcune delle loro caratteristiche, inclusi cambiamenti nella geometria della sezione trasversale, angolo elicoidale, numero di lame, finitura superficiale e disposizione cristallografica della lega. Un altro approccio per ridurre lo stress sull'istrumento e, di conseguenza, ridurre il tasso di frattura è l'uso di più strumenti in una sequenza specifica. La maggior parte dei sistemi rotanti in NiTi attualmente disponibili è composta da 3 o più strumenti, ognuno dei quali ha caratteristiche diverse e valori specifici di coppia e velocità determinati dai produttori per migliorare la loro sicurezza d'uso. In un ambiente clinico, è la combinazione di tutti questi fattori a influenzare le prestazioni degli strumenti rotanti durante la preparazione meccanica dei canali radicolari.

ProTaper Universal (PTU; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Svizzera) è un esempio di un sistema rotante a più file di lunga durata realizzato in lega NiTi convenzionale, che è ancora disponibile oggi. Più recentemente, il suo produttore ha lanciato il ProTaper Gold (PTG; Dentsply Maillefer), una nuova versione di questo sistema, in cui gli strumenti hanno un design simile, ma la lega è stata trattata termomeccanicamente, risultando in una maggiore resistenza alla fatica. Nel corso degli anni, altre aziende hanno sviluppato sistemi che imitano l'aspetto fisico degli strumenti PTU, come nel caso del Premium Taper Gold (Waldent, Shenzhen, Cina), Go-Taper Flex (Access, Shenzhen, Cina) e U-File (Dentmark, Ludhiana, India), e, recentemente, alcuni studi hanno fornito informazioni importanti sulla loro sicurezza, ma i clinici sono ancora ignari dei rischi associati all'uso di prodotti privi di fondamento scientifico.

Indipendentemente dai progressi sopra menzionati, la tecnologia attuale per la preparazione meccanica continua a non riuscire a debride tutte le pareti dei canali radicolari, lasciando intatti i filamenti o le recessi che possono ospitare biofilm batterici residui e possono servire come potenziale causa di infezioni persistenti e scarsi risultati del trattamento. Pertanto, un'analisi approfondita che includa gli strumenti NiTi che compongono ciascun sistema rotante dovrebbe includere l'analisi multipla di tutte queste variabili seguendo un concetto di ricerca multimodale precedentemente sostenuto. Lo studio presente mira a colmare una lacuna nella letteratura valutando l'intero sistema di strumenti per la preparazione dei canali radicolari di PTU (Dentsply Maillefer), PTG (Dentsply Maillefer), Premium Taper Gold (Waldent), Go-Taper Flex (Access) e U-File (Dentmark) utilizzando la ricerca multimodale per valutare il design, la metallurgia, le prestazioni meccaniche e la preparazione del canale. Le ipotesi nulle da testare erano che non ci sono differenze tra gli strumenti riguardo alle loro (i) prestazioni meccaniche e (ii) capacità di modellatura.

Materiali e metodi

Un totale di 735 strumenti NiTi da 25 mm (dimensioni 0.17[0.18]/0.02v, 0.20/0.04v, 0.20/0.07v, 0.25/0.08v e 0.30/0.09v) di 5 diversi sistemi rotanti (due realizzati in lega NiTi convenzionale [PTU (Lot 1032529) e U-File (Lot AB2240404B)] e tre trattati termicamente [PTG (Lot 1523909), Premium Taper Gold (Lot 201808) e Go-Taper Flex (Lot 17110103)]) sono stati selezionati e sono state effettuate comparazioni riguardo al design, alla metallurgia, alle prestazioni meccaniche e alla preparazione del canale.

Design degli strumenti

Sei strumenti selezionati casualmente da ciascun tipo sono stati ispezionati sotto stereomicroscopia (× 3.4 e × 13.6 ingrandimenti; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical, Germania) e valutati riguardo a (a) il numero di lame attive (in unità); (b) l'angolo elicoidale prendendo le misure medie dei 6 angoli più coronali della lama attiva, valutati in triplice copia; e (c) la distanza (in mm) dalle 3 linee di misurazione contrassegnate nella parte non tagliente degli strumenti fino alla punta utilizzando un calibro digitale (risoluzione di 0.01 mm; Mitutoyo, Aurora, IL, USA). Le misurazioni sono state effettuate in triplice copia, mediate e considerate discrepanti se i valori erano superiori a 0.1 mm dalla posizione della linea di riferimento; e (d) la presenza di difetti o deformazioni come lame mancanti, attorcigliate o distorte. Gli stessi strumenti sono stati poi ispezionati sotto microscopia elettronica a scansione convenzionale (SEM) (× 100 e × 500 ingrandimenti; S-2400, Hitachi, Tokyo, Giappone) per valutare (a) la simmetria delle spirali nelle loro lame attive (simmetrica o asimmetrica; con o senza superfici radiali); (b) geometria della punta (attiva o non attiva); (c) forma della sezione trasversale; (d) segni prodotti sulla superficie dal processo di lavorazione; e (e) piccole deformazioni o difetti.

Caratterizzazione metallurgica

L'analisi elementare semi-quantitativa è stata effettuata mediante spettroscopia a raggi X a dispersione di energia e microscopia elettronica a scansione (EDS/SEM) a una distanza di 25 mm sulla superficie (400 µm2) di 3 strumenti di ciascun tipo utilizzando un dispositivo SEM (20 kV e 3.1A; S-2400, Hitachi) collegato a un rivelatore EDS (Bruker Quantax, Bruker Corporation, Billerica, MA, USA) con un software dedicato con correzione ZAF (Systat Software Inc., San Jose, CA, USA). La calorimetria a scansione differenziale (analisi DSC; DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Germania) è stata utilizzata per valutare le caratteristiche metallurgiche degli strumenti. Questo test è stato eseguito su un frammento di 3-5 mm (7-10 mg) acquisito dalla porzione attiva coronale di 2 diversi strumenti 0.20/0.07v di ciascun sistema, secondo le linee guida dell'American Society for Testing and Materials. In primo luogo, i campioni sono stati sottoposti a un bagno di incisione chimica (45% acido nitrico, 30% acqua distillata e 25% acido fluoridrico) per 2 minuti, e poi montati in una pan di alluminio, con una pan vuota che fungeva da controllo. I cicli termici sono stati eseguiti sotto un'atmosfera di azoto gassoso (N2) con temperature che vanno da 150 a -150 °C (velocità di raffreddamento/riscaldamento: 10 K/min). I grafici DSC sono stati creati (software di analisi termica Netzsch Proteus; Netzsch-Gerätebau GmbH) per la valutazione visiva delle temperature di trasformazione. In ciascun gruppo, il test DSC è stato eseguito due volte per confermare i risultati.

Test meccanici

Le prestazioni meccaniche di tutti gli strumenti in ciascun sistema sono state valutate mediante test di resistenza torsionale e di flessione secondo le specifiche internazionali ANSI/ADA Nº28-2002 e ISO3630-3631:2008. Lo strumento 0.20/0.07v è stato utilizzato come riferimento per il calcolo della dimensione del campione basato sulla maggiore differenza osservata tra i sistemi dopo le 6 misurazioni iniziali di ciascun test. Il calcolo della dimensione dell'effetto per la coppia massima (0.26 ± 0.18; U-File vs Go-Taper Flex), angolo di rotazione (410.5 ± 226.6; Premium Taper Gold vs Go-Taper Flex) e test di carico di flessione (356.5 ± 188.3; U-File vs Premium Taper Gold), con una potenza dell'80% e un errore di tipo alfa di 0.05, ha portato rispettivamente a 9, 6 e 6 strumenti per osservare differenze tra i sistemi. Per controbilanciare che il calcolo della dimensione del campione non è stato effettuato per le altre dimensioni degli strumenti, sono stati impostati un totale di 10 strumenti per ciascun test.

Prima di ciascun test, gli strumenti selezionati sono stati ispezionati visivamente sotto stereomicroscopia (× 13.6 ingrandimento) e non sono state rilevate deformazioni o difetti. Nel test torsionale, ciascun strumento è stato bloccato nei suoi 3 mm apicali e ruotato in senso orario a una velocità costante (2 rotazioni/min) fino a rottura (TT100 Odeme Dental Research, Luzerna, Santa Catarina, Brasile). Successivamente, sono stati calcolati la coppia massima (in N.cm) e l'angolo di rotazione (in gradi) prima della rottura. Per il test di resistenza alla flessione, gli strumenti sono stati inizialmente montati nel supporto per file del motore, che è stato posizionato a 45° rispetto al pavimento. Poi, i loro 3 mm apicali sono stati attaccati a un filo collegato a una macchina di prova universale (Instron EMIC DL-200 MF, São José dos Pinhais, Brasile), impostata a una velocità costante di 15 mm/min e un carico di 20 N, fino a quando non si verifica uno spostamento di 45°. Il carico massimo per lo spostamento è stato registrato in grammi/forza (gf).

Preparazione del canale radicolare

Dopo l'approvazione di questo protocollo di ricerca (#CE202003) da parte del Comitato Etico locale, cento molari mandibolari a due radici con apici completamente formati sono stati selezionati casualmente da un pool di denti estratti e immagini a 19 µm (dimensione del pixel) con il sistema micro-CT SkyScan 1174v.2 (Bruker-microCT, Kontich, Belgio) impostato a 50 kV, 800 mA, rotazione di 180° con passi di 0,6°, utilizzando un filtro in alluminio spesso 1 mm. Le proiezioni acquisite sono state ricostruite utilizzando parametri standardizzati per la levigazione (3), il coefficiente di attenuazione (0,01–0,15), l'indurimento del fascio (15%) e le correzioni per artefatti ad anello (3) (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT). Il software CTAn v.1.14.4 (Bruker-microCT) è stato utilizzato per creare modelli tridimensionali (3D) dell'anatomia interna di ciascun dente, che sono stati valutati riguardo alla configurazione del canale (software CTVol v.2.2.1; Bruker-microCT). Successivamente, sono stati calcolati i parametri morfometrici dei canali radicolari, inclusi lunghezza, volume, area superficiale e indice di modello strutturale, dal livello della giunzione cemento-smalto all'apice (software CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT). Sulla base di queste misurazioni, i campioni sono stati abbinati per creare 5 gruppi di 4 denti, per un totale di 55 canali radicolari. Dopo aver verificato la normalità (test di Shapiro–Wilk) e l'omoscedasticità (test di Levene) dei parametri (P > 0,05; test ANOVA unidirezionale), è stata confermata l'omogeneità dei gruppi. Successivamente, ciascun set di denti con canali anatomici abbinati (n = 11) è stato assegnato casualmente a 1 dei 5 gruppi sperimentali secondo il protocollo di preparazione con i sistemi PTG, Premium Taper Gold, Go-Taper Flex, PTU e U-File.

Le cavità di accesso convenzionali sono state preparate e la patenza apicale confermata con un K-file di dimensione 10 (Ready Steel; Dentsply Maillefer). Il percorso di scorrimento è stato eseguito con un K-file di dimensione 15 (Ready Steel; Dentsply Maillefer) alla lunghezza di lavoro (WL), stabilita a 0,5 mm dal forame. La procedura di modellamento è stata eseguita fino alla WL con strumenti adattati a un manipolo angolato 6:1 (Sirona Dental Systems GmbH) che ruotava in una direzione oraria continua (VDW Silver; VDW GmbH) con movimenti delicati di in-out, secondo le indicazioni dei produttori. Dopo 3 colpi, lo strumento è stato rimosso e pulito e la procedura ripetuta fino a raggiungere la WL. I canali mesiali sono stati preparati sequenzialmente con strumenti 0.17[0.18]/0.02v, 0.20/0.04v, 0.20/0.07v e 0.25/0.08v, mentre i canali distali sono stati ulteriormente ingranditi con uno strumento 0.30/0.09v. Uno strumento è stato utilizzato per 2 canali e poi scartato. Dopo ogni passaggio, è stata eseguita l'irrigazione con un totale di 15 mL di NaOCl al 2,5% per canale utilizzando una siringa monouso dotata di un ago NaviTip da 30-G (Ultradent, South Jordan, UT) posizionato a 1 mm dalla WL. Un'irrigazione finale è stata eseguita con 5 mL di EDTA al 17% e 5 mL di acqua distillata. Le preparazioni chemomeccaniche sono state eseguite da un singolo operatore con grande esperienza nell'uso di sistemi rotativi in clinica. Successivamente, i canali radicolari sono stati leggermente asciugati (ProTaper Gold paper points; Dentsply Maillefer) e una scansione finale in micro-CT e ricostruzione sono state eseguite come precedentemente menzionato.

I modelli a colori dei modelli pre- e post-operatori co-registrati delle radici e dei canali radicolari (software 3D Slicer 4.3.1; http://www.slicer.org) sono stati resi (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT) per un confronto qualitativo dei gruppi (CTVol v.2.2.1; Bruker-microCT), mentre la valutazione quantitativa è stata effettuata calcolando i parametri morfometrici post-operatori (volume, area superficiale e indice del modello strutturale) utilizzando il software CTAn v.1.14.4 (Bruker-microCT). Successivamente, la percentuale di pareti del canale non toccate è stata determinata dalla formula (A_u/A_b) × 100, in cui A_u è l'area del canale non preparato e A_b è l'area del canale prima della preparazione. Tutte le analisi sono state eseguite da un esaminatore ignaro dei protocolli di modellatura.

Analisi statistica

Il test di Shapiro–Wilk è stato utilizzato per valutare la normalità dei dati. I dati con distribuzione non gaussiana sono stati valutati con il test della mediana di Mood non parametrico, mentre i risultati distribuiti normalmente sono stati confrontati con ANOVA a una via e test post hoc di Tukey. I risultati sono stati riassunti utilizzando la media e la deviazione standard o la mediana e l'intervallo interquartile a seconda della distribuzione del campione, con un livello di significatività fissato al 5% (SPSS v22.0 per Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Risultati

Progettazione degli strumenti

L'ispezione stereomicroscopica degli strumenti ha mostrato che il sistema Premium Taper Gold aveva solitamente da 1 a 3 spirali in più e angoli elicoidali superiori (⁓8°) rispetto agli altri sistemi testati, che erano abbastanza simili riguardo a questi aspetti (Tabella 1). Le posizioni delle linee di misurazione erano coerenti negli strumenti PTG e PTU, mentre negli altri sistemi si potevano osservare discrepanze, con tutti gli strumenti U-File che presentavano deviazioni superiori a 0,1 mm (Tabella 1).

L'analisi SEM ha rivelato che tutti i set di strumenti avevano spirali simmetriche senza aree radiali, ma con geometrie della punta completamente diverse. Tutti gli strumenti di tutti i sistemi avevano una forma triangolare convessa in sezione trasversale, ad eccezione del Premium Taper Gold che presentava una geometria triangolare nei file 0.20/0.07v, 0.25/0.08v e 0.30/0.09v. Inoltre, mentre gli strumenti PTG e PTU 0.30/0.09v avevano una sezione trasversale triangolare concava, gli altri strumenti avevano un design triangolare (Fig. 1). L'analisi visiva e microscopica di tutti gli strumenti non rivela deformazioni o difetti significativi. Al contrario, l'analisi SEM delle superfici degli strumenti rivela che gli strumenti PTG, PTU e Go-Taper Flex presentavano segni orizzontali paralleli derivanti dal processo di produzione, mentre sono state osservate meno irregolarità sulla superficie degli strumenti Premium Taper Gold e U-File (Fig. 2).

Caratterizzazione metallurgica

Analisi EDS/SEM ha confermato che tutti i sistemi erano realizzati in lega di NiTi. In tutti gli strumenti, gli elementi di nichel e titanio avevano una proporzione quasi equiatomica senza alcuna traccia di altri componenti metallici. A temperatura ambiente (20 °C), il test DSC ha rivelato caratteristiche martensitiche per PTG (Rs ~ 49.0 °C; Rf ~ 31.1 °C) e Go-Taper Flex (Rs ~ 43.4 °C; Rf ~ 24.9 °C), e una miscela di austenite più fase R per il Premium Taper Gold (Rs ~ 26.8 °C; Rf ~ 16.1 °C), mentre PTU e U-Files avevano caratteristiche completamente austenitiche (temperature Rs inferiori a 20 °C) (Fig. 3).

Test meccanici

In generale, i risultati della resistenza al torsione e del carico di flessione degli strumenti 0.20/0.07v, 0.25/0.08v e 0.30/0.09v erano superiori a 0.17[0.18]/0.02v e 0.20/0.04v, mentre è stata osservata una mancanza di coerenza e valori misti nell'angolo di rotazione. Sebbene alcuni risultati incoerenti potessero essere osservati anche negli altri test meccanici, gli strumenti 0.25/0.08v e 0.30/0.09v dei sistemi PTU e U-File presentavano i massimi valori di coppia e carico di flessione (minore flessibilità), così come i più bassi angoli di rotazione (P < 0.05), rispetto agli altri 3 sistemi. Una panoramica generale secondo le dimensioni degli strumenti mostra che i valori mediani di coppia più elevati si trovavano negli strumenti di dimensioni più piccole PTG (0.18/0.02v con 0.60 N.cm; 0.20/0.04v con 1.06 N.cm) e negli strumenti più grandi U-File (0.20/0.07v con 1.32 N.cm; 0.25/0.08v con 1.91 N.cm; 0.30/0.09v con 2.95 N.cm), mentre gli strumenti più grandi del sistema Premium Taper Gold avevano la coppia più bassa (P < 0.05). Il Premium Taper Gold ha anche mostrato il carico di flessione più basso (maggiore flessibilità) in 4 su 5 strumenti, e il più alto angolo di rotazione in 3 di essi (Fig. 4; Tabella 2).

Preparazione del canale radicolare

Non è stata osservata alcuna differenza statistica tra i sistemi rotanti riguardo ai parametri morfometrici 3D misurati prima o dopo le procedure di modellamento (P > 0.05), e nella percentuale di area superficiale del canale non preparata (P > 0.05) (Tabella 3). Nessun sistema è stato in grado di preparare l'intera superficie dei canali radicolari mesiali e distali dei molari mandibolari (Fig. 5).

Discussione

Il concetto di ricerca multimodale è descritto come un approccio a metodi misti che utilizza simultaneamente più metodologie qualitative e quantitative nel design dello studio. Il principale vantaggio della ricerca mista multimodale è la capacità di compensare le debolezze dei test inclusi nelle analisi. Ad esempio, sebbene le differenze tra i gruppi possano essere identificate utilizzando metodologie quantitative, tali differenze potrebbero essere difficili da giustificare o spiegare se non sono contestualizzate e integrate con informazioni non quantificabili. Pertanto, un approccio multimodale misto fornisce più informazioni, una migliore comprensione e una validazione interna ed esterna superiore rispetto a una valutazione a metodo singolo o doppio. Nel presente studio, i risultati ottenuti nei test quantitativi (torque massimo, angolo di rotazione, carico di flessione massimo, area del canale superficiale non preparato) del set base completo di strumenti (5 dimensioni diverse) provenienti da 5 sistemi rotanti disponibili sul mercato sono stati spiegati sulla base della loro valutazione qualitativa (design complessivo, finitura superficiale e disposizione cristallografica della lega metallica), e realizzati secondo linee guida internazionali o metodologie ben consolidate e validate. In generale, i risultati hanno rivelato differenze nelle proprietà meccaniche dei sistemi e la prima ipotesi nulla è stata respinta. D'altra parte, le percentuali di superfici del canale non preparate erano simili tra i sistemi, portando all'accettazione della seconda ipotesi nulla. In relazione all'approccio multimodale utilizzato in questo studio, è importante sottolineare che il test di fatica ciclica non è stato incluso come metodo di analisi quantitativa considerando la mancanza di linee guida standardizzate per testare gli strumenti in NiTi e diversi svantaggi metodologici recentemente riportati in letteratura.

È ampiamente accettato che il design e le proprietà metallurgiche degli strumenti rotanti in NiTi abbiano un impatto significativo sulle loro prestazioni meccaniche. Complessivamente, considerando le loro grandi dimensioni a D3 (posizione in cui lo strumento è bloccato durante il test torsionale), gli strumenti di grande dimensione e conico 0.20/0.07v, 0.25/0.08v e 0.30/0.09v hanno mostrato valori di resistenza al torque superiori rispetto agli strumenti più piccoli. Il parametro meccanico con risultati più misti è stato l'angolo di rotazione. È difficile differenziare un comportamento tipico negli strumenti più piccoli 0.17[0.18]/0.02v; tuttavia, sono stati osservati angoli di rotazione inferiori nei sistemi Go-Taper Flex, ProTaper Universal e U-Files, il che è in qualche modo coerente con i valori elevati osservati nel loro massimo torque, un indicatore di maggiore rigidità.

Si può presumere che la composizione della lega non abbia avuto impatto sulle prestazioni meccaniche degli strumenti, considerando che tutti i sistemi erano realizzati con quantità simili di elementi di nichel e titanio, senza tracce di altri metalli. D'altra parte, la combinazione della geometria complessiva, valutata tramite stereomicroscopia e SEM, e l'arrangiamento cristallografico della lega, determinato dall'analisi della temperatura di trasformazione di fase DSC, può spiegare parzialmente quasi tutti i risultati meccanici. Ad esempio, l'elevato numero di spirali nel sistema Premium Taper Gold insieme al piccolo volume del nucleo dei suoi strumenti (sezione trasversale triangolare) (Fig. 1) sono caratteristiche geometriche che migliorano la flessibilità. L'associazione di queste caratteristiche con una migliore finitura superficiale (Fig. 2) e una lega di austenite mista più fase R (Fig. 3), caratteristiche che migliorano sia la flessibilità che la resistenza alla frattura, aiuta a spiegare il complessivo valore di massimo torque inferiore, l'angolo di rotazione più elevato e i valori di carico di flessione inferiori degli strumenti Premium Taper Gold rispetto agli altri sistemi (Tabella 2; Fig. 4). Al contrario, l'arrangiamento completamente austenitico del PTU (Rs ⁓10.6 °C) e dell'U-File (Rs ⁓18.1 °C) (Fig. 3) spiega il loro angolo di rotazione inferiore e il carico di flessione più elevato (meno flessibilità) rispetto agli altri 3 sistemi martensitici (PTG, Premium Taper Gold e Go-Taper Flex) (Fig. 4). Differenze specifiche osservate confrontando alcuni strumenti PTU e U-File, e anche i sistemi martensitici (PTG e Go-Taper Flex) (Fig. 4), potrebbero essere spiegate dalla qualità della loro finitura superficiale (Fig. 2) e altre caratteristiche non esaminate nella presente indagine, come le reali dimensioni degli strumenti, considerando che la maggior parte di essi era simile in termini degli altri parametri testati.

Sebbene molti studi si basino su parametri meccanici per valutare le prestazioni dei sistemi rotanti in NiTi, una comprensione più completa dovrebbe includere anche la valutazione della loro efficacia nella preparazione del sistema canalare radicolare. È ben noto che alcuni microrganismi possono invadere i tubuli dentinali a diverse profondità e organizzarsi in biofilm, il che può portare infine a una parodontite apicale. Tenendo conto di ciò, la capacità di un dato strumento meccanico di raschiare le pareti dentinali acquista un interesse particolare a causa della sua potenziale capacità di rimuovere la dentina infetta e/o di interrompere i biofilm batterici. Pertanto, la presente ricerca multi-metodologica ha utilizzato una metodologia di imaging altamente accurata, non distruttiva e ben consolidata per valutare la capacità di modellatura dei sistemi testati riguardo alla percentuale di pareti dentinali toccate dagli strumenti seguendo il protocollo di preparazione meccanica raccomandato dai produttori. Mentre le dissimilarità metallurgiche degli strumenti testati si riflettevano chiaramente nei risultati ottenuti nei test meccanici, la valutazione micro-CT della percentuale di aree non preparate dei canali radicolari mesiali dei molari mandibolari non ha rivelato differenze tra i sistemi (Tabella 3; Fig. 5). Come riportato in precedenza, questo parametro non è influenzato quando si confrontano protocolli di preparazione simili con strumenti simili, a condizione che si presti attenzione a bilanciare i gruppi riguardo ai parametri morfometrici come la configurazione del canale, la lunghezza, il volume, l'area superficiale e la geometria 3D. Infatti, questo risultato conferma una pubblicazione precedente in cui la geometria originale del canale radicolare aveva un'influenza maggiore sull'esito delle procedure di modellatura rispetto ai protocolli di preparazione. Tuttavia, differenze puntuali in strumenti specifici non sono state in grado di promuovere differenze significative nella modellatura del canale radicolare. È importante notare che si sono verificate gravi deformazioni plastiche in due strumenti 0.25/0.08v e c'è stata una frattura di uno strumento 0.18/0.02v del sistema Premium Taper Gold, probabilmente correlata al suo design e alle caratteristiche metallurgiche, come commentato in precedenza.

Per l'analisi micro-CT, non è stato condotto alcuno studio pilota considerando che la tecnologia micro-CT era già stata convalidata per la valutazione delle aree superficiali non preparate dello spazio del canale radicolare dopo l'istrumentazione. Pertanto, la stima della dimensione del campione è stata inizialmente condotta su scala ridotta al fine di valutare la fattibilità, la durata, i costi e gli eventi avversi, e per migliorare il disegno dello studio prima di condurre un progetto di ricerca su larga scala. I calcoli si basavano sui risultati delle maggiori differenze tra 2 sistemi (Premium Taper Gold e Go-Taper Flex) in riferimento alle aree non preparate misurate dopo le procedure di modellamento dei primi 3 canali abbinati, considerando una dimensione dell'effetto di 1.14, una deviazione standard di 5.60, una potenza dell'80% e un errore di tipo alfa di 0.05. In queste condizioni, è richiesto un totale di 378 canali radicolari abbinati per gruppo per fare inferenze statistiche (cioè, la dimensione minima del campione che consentirebbe di osservare differenze tra i gruppi). In questo studio, tuttavia, sono stati utilizzati strumenti con dimensioni simili per preparare anatomie canalari rigorosamente selezionate e abbinate. Inoltre, ogni dente ha servito come proprio controllo poiché è stato utilizzato uno strumento analitico non distruttivo per analizzare lo stesso campione prima e dopo i protocolli sperimentali. Ciò significa che ci si aspetterebbe un risultato simile, come è stato, confermando risultati simili riportati in pubblicazioni precedenti. D'altra parte, un risultato diverso indicherebbe un possibile bias nella selezione e distribuzione del campione, che non è il caso del presente studio. In sintesi, se qualcuno si aspetta di osservare differenze in tali condizioni standardizzate, sarebbe necessaria una dimensione del campione enorme, irrealizzabile e irrealistica, poiché la dimensione dell'effetto è considerevolmente piccola. Pertanto, basandosi su questi argomenti e considerando il basso impatto clinico che questo risultato potrebbe avere su una dimensione del campione così grande (378 canali abbinati per gruppo), è stato definito un totale di 11 canali per gruppo, seguendo pubblicazioni precedenti.

In generale, i risultati ottenuti testando gli strumenti PTU e PTG corroborano rapporti precedenti in termini di proporzioni di nichel e titanio, temperature di trasformazione di fase, test di resistenza torsionale e di flessione, e area della superficie del canale non preparato. Sfortunatamente, i risultati degli strumenti Premium Taper Gold, Go-Taper Flex e U-File non sono stati confrontabili con studi precedenti a causa della mancanza di informazioni disponibili. Il principale punto di forza del presente studio è stato l'uso di un protocollo di ricerca multimodale seguendo linee guida internazionali e metodologie ben consolidate e precedentemente validate. Una delle principali preoccupazioni riguardo alla valutazione dell'area della superficie del canale non preparato è il bias anatomico che può agire come fattore di confondimento. Per garantire la comparabilità, è stato fatto un primo sforzo per identificare, selezionare e abbinare i canali in base a diversi parametri morfometrici. Considerando la natura ex vivo di questa valutazione micro-CT, la validità esterna dei risultati tende ad essere superiore a una pura valutazione meccanica di laboratorio dei sistemi rotanti, che può essere considerata un altro punto di forza di questo studio. Come limitazioni, le reali dimensioni degli strumenti non sono state valutate, un'informazione che avrebbe potuto aggiungere una giustificazione adeguata per alcuni risultati, e che altri test, come la microdurezza e l'efficienza di taglio, avrebbero potuto essere utilizzati in questo protocollo multimodale. Queste limitazioni potrebbero essere opzioni per studi futuri.

Conclusioni

La presente ricerca multimodale ha permesso di ottenere informazioni importanti sui principali strumenti di 5 sistemi rotanti attraverso diverse prospettive, al fine di valutare le loro prestazioni meccaniche e l'efficienza di modellamento in termini di aree superficiali dei canali preparati. È stato osservato che la geometria degli strumenti e le temperature di trasformazione di fase influenzavano i risultati dei test meccanici, ma non la procedura di modellamento. I sistemi PTU e U-File erano completamente austenitici alla temperatura di prova, mentre gli altri rivelavano caratteristiche martensitiche. In generale, gli strumenti Premium Taper Gold mostrano alti angoli di rotazione e flessibilità, mentre gli strumenti PTU e U-File avevano bassi angoli di rotazione e alta resistenza al carico di flessione. Sebbene non sia stata osservata alcuna differenza nella percentuale di superfici di canali non preparati tra i sistemi, gli strumenti Premium Taper Gold hanno subito deformazioni permanenti in alcuni strumenti durante la preparazione del canale.

Autori: Jorge N. R. Martins, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Duarte Marques, Felipe Gonçalves Belladonna, Marco Simões‐Carvalho, Rui Pereira da Costa, António Ginjeira, Francisco Manuel Braz Fernandes, Marco Aurélio Versiani

Riferimenti:

1. Kuhn WG, Carnes DL Jr, Clement DJ, Walker WA (1997) Effetto del design della punta dei file in nichel-titanio e acciaio inossidabile sulla preparazione del canale radicolare. J Endod 23:735–738
2. Thompson SA (2000) Una panoramica delle leghe di nichel-titanio utilizzate in odontoiatria. Int Endod J 33:297–310
3. Sattapan B, Nervo GJ, Palamara JE, Messer HH (2000) Difetti nei file rotativi in nichel-titanio dopo uso clinico. J Endod 26:161–165
4. Silva E, Vieira VTL, Hecksher F, Dos Santos Oliveira MRS, Dos Santos AH, Moreira EJL (2018) Fatica ciclica utilizzando canali gravemente curvi e resistenza torsionale di strumenti reciprocanti trattati termicamente. Clin Oral Investig 22:2633–2638
5. Blum JY, Cohen A, Machtou P, Micallef JP (1999) Analisi delle forze sviluppate durante la preparazione meccanica di denti estratti utilizzando strumenti rotativi Profile NiTi. Int Endod J 32:24–31
6. Wei X, Ling J, Jiang J, Huang X, Liu L (2007) Modi di fallimento degli strumenti rotativi in nichel-titanio ProTaper dopo uso clinico. J Endod 33:276–279
7. McSpadden JT (2007) Padroneggiare l'istrumentazione endodontica. 1ª ed. Cloudland Institute, Chattanooga
8. Condorelli GG, Bonaccorso A, Smecca E, Schafer E, Cantatore G, Tripi TR (2010) Miglioramento della resistenza alla fatica dei file endodontici in NiTi mediante modifiche superficiali e di massa. Int Endod J 43:866–873
9. Zhou H, Peng B, Zheng Y (2013) Una panoramica delle proprietà meccaniche degli strumenti endodontici in nichel-titanio. Endod Top 29:42–54
10. Elnaghy AM, Elsaka SE (2016) Proprietà meccaniche degli strumenti rotativi in nichel-titanio Pro-Taper Gold. Int Endod J 49:1073–1078
11. Martins JNR, Nogueira Leal Silva EJ, Marques D, Ginjeira A, Braz Fernandes FM, Deus G, Versiani MA (2020) Influenza della cinematica sulla resistenza alla fatica ciclica di strumenti rotativi simili a repliche e di marca originale. J Endod 46:1136–1143
12. Alcalde M, Duarte MAH, Amoroso Silva PA, Souza Calefi PH, Silva E, Duque J, Vivan R (2020) Proprietà meccaniche dei sistemi rotativi Pro-Taper Gold, EdgeTaper Platinum, Flex Gold e Pro-T. Eur Endod J 5:205–211
13. Martins JNR, Silva E, Marques D, Belladonna F, Simoes-Carvalho M, Camacho E, Braz Fernandes FM, Versiani MA (2021) Confronto tra design, metallurgia, prestazioni meccaniche e capacità di modellatura di strumenti simili a repliche e contraffatti del sistema ProTaper Next. Int Endod J 54:780–792
14. Love RM (2004) Invasione dei tubuli dentinali da parte dei batteri del canale radicolare. Endod Top 9:52–65
15. 15.          Arnold M, Ricucci D, Siqueira JF Jr (2013) Infezione in una rete complessa di ramificazioni apicali come causa di periodontite apicale persistente: un caso clinico. J Endod 39:1179–1184
16. Ricucci D, Candeiro GTM, Bugea C, Siqueira JF Jr (2016) Infezione intraradicolare apicale complessa e biofilm mineralizzati estraradicolari come causa di canali umidi e fallimento del trattamento: rapporto di 2 casi. J Endod 42:509–512
17. Hunter A, Brewer JD (2015) Progettare ricerche multimodali. In: Hesse-Biber S, Johnson RB (eds) The Oxford handbook of multimethod and mixed methods research inquiry. Oxford University Press, Oxford
18. ASTM International (2004) ASTM F2004 − 17: Metodo di prova standard per la temperatura di trasformazione delle leghe di nichel-titanio mediante analisi termica. 1–5
19. Specifiche ANSI/ADA Nº28–2002. File e rimer per canali radicolari, tipo K per uso manuale
20. ISO3630–3631:2008. Odontoiatria – strumenti per canali radicolari – Parte 1: Requisiti generali e metodi di prova
21. Martins JNR, Silva EJNL, Marques D, Belladonna F, Simões-Carvalho M, Vieira VTL, Antunes HS, Braz Fernandes FM, Versiani MA (2021) Design, caratteristiche metallurgiche, prestazioni meccaniche e preparazione del canale di sei strumenti reciprocanti. Int Endod J 54:1623–1637
22. Creswell JW (2014) Progettazione della ricerca: approcci qualitativi, quantitativi e misti, 4ª ed. Sage Publications, Thousand Oaks
23. Peters OA, Laib A, Ruegsegger P, Barbakow F (2000) Analisi tridimensionale della geometria del canale radicolare mediante tomografia computerizzata ad alta risoluzione. J Dent Res 79:1405–1409
24. Hulsmann M (2019) Ricerche che contano: studi sulla fatica degli strumenti rotativi e reciprocanti in NiTi. Int Endod J 52:1401–1402
25. Zupanc J, Vahdat-Pajouh N, Schafer E (2018) Nuove leghe di NiTi trattate termomeccanicamente - una revisione. Int Endod J 51:1088–1103
26. Kramkowski TR, Bahcall J (2009) Un confronto in vitro dello stress torsionale e della resistenza alla fatica ciclica dei file rotativi in nichel-titanio ProFile GT e Pro-File GT Series X. J Endod 35:404–407
27. Vieira AR, Siqueira JF Jr, Ricucci D, Lopes WSP (2012) Infezione dei tubuli dentinali come causa di malattia ricorrente e fallimento tardivo del trattamento endodontico: un caso clinico. J Endod 38:250–254
28. Peters OA, Schonenberger K, Laib A (2001) Effetto di quattro tecniche di preparazione in Ni-Ti sulla geometria del canale radicolare valutata mediante micro tomografia computerizzata. Int Endod J 34:221–230
29. Peters OA, Peters CI, Schonenberger K, Barbakov F (2003) Preparazione del canale radicolare rotativo Pro-Taper: effetti dell'anatomia del canale sulla forma finale analizzata mediante micro CT. Int Endod J 36:86–92
30. Zuolo ML, Zaia AA, Belladonna FG, Silva EJNL, Souza EM, Versiani MA, Lopes RT, De-Deus G (2018) Valutazione micro-CT della capacità di modellatura di quattro sistemi di strumentazione in canali a forma ovale. Int Endod J 51:564–571
31. Stringheta CP, Bueno CES, Kato AS, Freire LG, Iglecias EF, Santos M, Pelegrine RA (2019) Valutazione micro-tomografica della capacità di modellatura di quattro sistemi di strumentazione in canali radicolari curvi. Int Endod J 52:908–916
32. Silva E, Martins JNR, Lima CO, Vieira VTL, Fernandes FMB, De-Deus G, Versiani MA (2020) Test meccanici, caratterizzazione metallurgica e capacità di modellatura degli strumenti rotativi in NiTi: una ricerca multimodale. J Endod 46:1485–1494
33. Weyh DJ, Ray JJ (2020) Resistenza alla fatica ciclica e confronto metallurgico dei sistemi di file endodontici rotativi. Gen Dent 68:36–39
34. Hieawy A, Haapasalo M, Zhou H, Wang ZJ, Shen Y (2015) Comportamento della trasformazione di fase e resistenza alla flessione e alla fatica ciclica degli strumenti ProTaper Gold e ProTaper Universal. J Endod 41:1134–1138
35. Versiani MA, Leoni GB, Steier L, De-Deus G, Tassani S, Pecora JD, de Sousa-Neto MD (2013) Studio di micro-tomografia computerizzata di canali a forma ovale preparati con il file auto-regolante, Reciproc, WaveOne e sistemi ProTaper Universal. J Endod 39:1060–1066